Virtuelizacijaosnova agilnog data centra

pouzdan partner biznisu u prevazilaženju krize

Miroslav Kržić, Comingmiroslav.krzic@coming.rs

Sadržaj prezentacije

Koreni – izvorna motivacijaOsnovni principi – razvoj platformiVirtuelizacija kao glavni trend u razvoju modernog DCNovi oblik Murovog zakonaHipervizori – čvrsta osnova virtuelnog DCVirtuelna infrastruktura – sloj koji prevazilazi fizičke okvireSloj za menadžment i automatizacijuKrajnji cilj [kako ga vidimo danas] – cloud computing vizijaVirtuelni uređaj (“virtual appliance”) – novi model distribucije softveraKorisnički (poslovni) servisi – “Always On”Zamke i izazovi virtuelizacijeZaključak

Koreni – izvorna motivacija

IBM – početak 60-tih, neprekidan razvod do danasNekad: CP/CMSDanas: z/VM na zSeries platformiPodrška za 1000+ virtuelnih Linux mašina na jednom sistemu

Simultani razvoj HW (arhitekture procesora), hipervizora i operatinog sistema

Rezultat: platforma pogodna za virtuelizacijuRazvoj: hardverski akceleratori i poseban režim rada za VMVlasnik svih platformi je IBM – olakšana i usklađena implementacija

Motivacija: deljenje skupih računarskih resursa – “time sharing” koncept

Koncept “zaboravljen” 80-tih i 90-tih razvojem i masovnom primenom jeftine C/S arhitekture

Osnovni principi – razvoj platformi

“Trap and emulate” princip – sve kritične instrukcije u korisničkom režimu upadaju u zamku

Tri osnovna principa VM:i. Program u virtuelnom okruženju se ponaša identično kao u fizičkomii. Hipervizor ima potpunu kontrolu nad svim hardverskim resursimaiii. Virtuelna mašina pretežan deo vremena radi bez intervencije

hipervizora

Teorijski sve je jasno – međutim, x86[-64] (ISA) arhitektura nije prijateljska sredina za virtuelizaciju

Vlasnici HW (procesora), hipervizora, OS su različiti Ogromna instalirana baza – potreba za kompatibilnošću

=> spor i neusklađen razvoj standardne arhitekture

Ozbiljni napori da se problem prevaziđe poslednjih nekoliko godina

Novi problemi i izazovi – virtuelizacija ponovo u žiži

Klijent/server model + jeftini serveri + izolacija aplikacija => jedna korisnička aplikacija (servis) = jedan fizički server

Rast kompleksnosti poslovnog okruženja => eksponencijalno uvećavanje broja korisničkih servisa i obima podataka

Rast procesorske snage po Murovom zakonu = sve snažniji serveri

=> neefikasno korišćenje fizičkih resursa i infrastruktura neotporna na otkaze i skupa za održavanje; energetski neefikasna

Kako sa prljavom vodom (neefikasno korišćenje resursa) ne izbaciti i dete (izolovana i upravljiva korisnička aplikacija)?Odgovor: VIRTUELIZACIJOM korisničkih servisa

Nova [stara] paradigma: jedna aplikacija = jedna virtuelna mašina

Novi oblik Murovog zakona

Izvorno (parafraza): broj tranzistora na jedinici površine se uvećava dvostruko svakih 18 meseciEnergetska barijera – teškoće u odvođenju toplote sa čipa => usporen rast brzine procesora (“jezgra”) - udvostručenje svakih 5 godina => procesori sa više jezgaraNovi oblik Murovog zakona: udvostručenje broja jezgara u procesoru sa svakom novom generacijom procesora

Danas: Intel Xeon (54xx i 73xx), AMD Opteron (Barcelona) – četvorojezgarni procesori u širokoj upotrebiNajava Intela – šestojezgarni procesori za par nedelja2009. – osmojezgarni procesoriIntelov prototip – 80-to jezgarni procesor

Kako iskoristiti rastuću procesorsku snagu (primeri):Kripto zaštita podatakaKompresija/dekompresija podatakaParalelne korisničke aplikacije (!?)Virtuelizacija

Budućnost? Rowen: “Procesor je novi tranzistor!”

Hipervizor – čvrsta osnova virtuelnog DC

Hipervizor

X86

arhitektura

Hardverska podrška virtuelizaciji

Podrška u novim generacijama AMD i Intel procesora:

Virtuelizacija privilegovanih instrukcija

Eliminisanje privilegovanog režima i kompresija prstenova zaštite – primeri: AMD-V i Intel VT

Virtuelizacija upravljanja memorijom

Particionisanje i upravljanje fizičkom memorijom – primeri: AMD RVI i Intel EPT

Virtuelizacija periferije i I/O operacija

Rutiranje I/O zahteva između VM i fizičkih uređaja – primeri: Intel IOMMU, Neterion IOV

Rezultat: smanjenje utroška resursa za virtuelizaciju (za hipervizor) na manje od 10% raspoloživih (CPU)

Platforma - hipervizor

Œ

Virtuelna infrastruktura

Sloj za upravljanje i automatizaciju

Optimizacija i menadžment

Upravljanje životnim ciklusom

Upr. resursima Raspoloživost Mobilnost

Upravljanje ličnim VM

Neprekidnost poslovanja

Bezbednost

Razvijena [savremena] virtuelna infrastruktura

Sadržaj prezentacije

Koreni – izvorna motivacijaPrincipi – neizbežni Popek i GoldbergVirtuelizacija kao glavni trend u razvoju modernog DCNovi oblik Murovog zakonaEnergetska efikasnost i virtuelizacijaHipervizori – čvrsta osnova virtuelnog DCVirtuelna infrastruktura – sloj koji prevazilazi fizičke okvireSloj za menadžment i automatizacijuKrajnji cilj [kako ga vidimo danas] – cloud computing vizijaVirtual appliance – novi model distribucije softveraKorisnički (poslovni) servisi – “Always On”Zamke i izazovi virtuelizacijeZaključak Posle zaključka a pre ručka – DC koji zna da peva

Evolucija virtuelnog data centra

Virtuelni uređaj (“virtual appliance”) na virtuelnoj infrastrukturi

• Unapred instaliran i konfigurisan softver– Brže do korisnika (upotrebe)

– Smanjeno vreme konfigurisanja

– Smanjena potreba za podrškom

• Virtuelizacijom se dobija:

– Nezavisnosto od hardvera

– Bolja raspoloživost

– Uravnoteženo opterećenje resursa

– Konsolidovano upravljanje

– …

Virtuelna Infrastruktura Grupa resursa

Virtuelni uređaji - prednosti

Sadržaj prezentacije

Virtuelizacija kritičnih aplikacija – primer mySAP ERP

Skalabilnost VM sa po 2 vCPU + 32GB RAM

Korisnički servisi – “Always On”

Virtuelna infrastruktura otporna na otkaze + mogućnost migracija korisničkih servisa bez prekida rada + automatsko uravnoteženo korišćenje resursa + monitoring/menadžmet

=> Korisnički (poslovni) servisi – “Always On”, ili

Raspoloživost(Korisnički servisi) >> Raspoloživost(Hardverske platforme)

“Rastegnuti” (streached) data centar – otpornost na nezgode (katarstrofe), čak i za organizacije sa ograničenim IT budžetom

Koristi za IT: jeftinija, agilnija i otpornija IT infrastruktura; mogućnost alokacije ušteda u druge razvojne projekte

Zamke i izazovi virtuelizacije

Uštede su moguće samo primenom dokazane metodologije projektovanja i implementacije

Mnoge organizacije praktikuju postupan pristup: PoC -> test okruženje -> ograničena primena -> kritične aplikacije

Virtuelizacija podrazumeva: virtuelizaciju i konsolidaciju servera, ali i konslidaciju podsistema za skladištenje podataka (“storidž”)

Nedefinisana politika i postupci administracije/menadžmenta dovodi do nekontrolisanog umnožavanja VM i povećanja troškova (“VM sprawl”)

Izbegavanjem zamki virtuelizacije postižu se uštede u investicijama i troškovima i do 50% sa rokom povrata investicija 6-12 meseci

Zaključak

Virtuelizovan data centar donosi značajne uštede (često i preko 50%) u odnosu na nevirtuelizovana rešenja

Virtuelizacija dramatično utiče na redizajn svih elemenata arhitekture data centra – od hardverskog sloja do korisničkih servisa

Virtuelizacija omogućava pokretljivost korisničkih servisa i njihovu otpornost na sve vrste otkaza, bez obzira na promene i otkaze u fizičkom sloju

Automatizacija operacija u DC je od ključnog značaja za implementaciju ekonomične i održive arhitekture

Dizajn, implementacija i evolucija DC zahtevaju primenu konzistentne metodologije

Dobra rešenja od loših se razlikuju u finesama – nije moguć “spontan” razvoj dobre arhitekture (dobro rešenje od lošeg se razlikuje kao lepa i funkcionalna građevina od “divlje” gradnje)

Pronađite pravu kombinaciju Platforma + Isporučilac rešenja, koja će vam pomoći da iskoristite prednosti i izbegnete zamke virtuelizacije

Hvala!